(57)【要約】【課題】セグメント移動量が少なく、セグメントの組み立てを効率的に行うことの可能なセグメント組立用エレクタ装置を提供する。【解決手段】周方向に旋回可能且つ半径方向に移動可能な吊りビーム(10)に球面軸受(20)を介して軸方向に移動可能な摺動フレーム(50)を設け、該摺動フレームにセグメント(70)を把持する把持手段(60)を設けたセグメント組立用エレクタ装置において、球面軸受(20)を把持手段(60)に把持したセグメント(70)の重心Ｇが該球面軸受の球内に位置する構成にした。【選択図】図２
2007198001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に旋回可能且つ半径方向に移動可能な吊りビームに球面軸受を介して軸方向に移動可能な摺動フレームを設け、該摺動フレームにセグメントを把持する把持手段を設けたセグメント組立用エレクタ装置において、
前記球面軸受を前記把持手段に把持した前記セグメントの重心が該球面軸受の球内に位置する構成にしたことを特徴とするセグメント組立用エレクタ装置。
【請求項２】
前記球面軸受を該球面軸受の回転中心が前記把持手段に把持した前記セグメントの重心または重心近傍となるように構成したことを特徴とする、請求項１記載のセグメント組立用エレクタ装置。
【請求項３】
前記摺動フレームは軸方向に移動して前記把持手段に把持した前記セグメントを該セグメントの組み立て位置まで搬送するものであって、
前記球面軸受の回転中心は、前記摺動フレームにより前記組み立て位置まで搬送された状態の前記セグメントの重心または重心近傍に設定されていることを特徴とする、請求項２記載のセグメント組立用エレクタ装置。
【請求項４】
さらに、前記球面軸受と前記摺動フレームとの間に該摺動フレームを周方向に微小旋回可能な旋回微調整手段を設けたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載のセグメント組立用エレクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメント組立用エレクタ装置に係り、詳しくは、シールド掘進機で掘削したトンネルの内部にセグメントを組み立てる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールド掘進機で掘削したトンネルの内面には内壁が設置されるが、当該内壁はコンクリート製の扇状の複数のセグメントを順次組み立てるようにして構成されている。
これら複数のセグメントを正確に組み立てるためには、新設するセグメントの姿勢を隣接する既設のセグメントに合わせた後、当該姿勢を微調整しながらセグメント同士の面合わせを行うことが必要である。
【０００３】
このような要求を満たすため、図９に縦断面図を図１１に図９のＧ−Ｇ線に沿う横断面図を概略的に示すように、例えば、シールド掘進機１の後部に周方向に旋回する回転フレーム２を配設し、当該回転フレーム２から後方に突出したアーム３に半径方向で摺動自在にロッド４を設けるとともに当該ロッド４の先端に吊りビーム１１０を設け、当該吊りビーム１１０に球面軸受である自在継手１２０を介して周方向に微小旋回可能な旋回微調フレーム１４０と軸方向に移動可能な摺動フレーム１５０を設け、さらに当該摺動フレーム１５０にセグメント把持手段１６０を設けるようにした構成のセグメント組立用エレクタ装置が開発されている（特許文献１等参照）。
【０００４】
当該装置によれば、旋回微調フレーム１４０及び摺動フレーム１５０を自在継手１２０回りで揺動させることで旋回微調フレーム１４０及び摺動フレーム１５０、ひいては把持手段１６０に把持したセグメント７０の姿勢を自在継手１２０回りで自由に調節可能である。
【特許文献１】実公平６−１３９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の装置では、セグメント７０は自在継手１２０回りで揺動し、さらに自在継手１２０の中心とセグメント７０とは大きく離れているため、図１０及び図１２にそれぞれ拡大して示すように、例えばセグメント７０の姿勢を微調整しようとすると、図中二点鎖線で示すように重心Ｇを含めてセグメント７０全体が同時に周方向や軸方向にも移動し、全体としてセグメント７０の移動量が大きくなり、当該微調整を一回で完了できない場合が多いという問題がある。
【０００６】
このようにセグメント７０の姿勢の微調整を一回で完了できず、当該微調整を複数回繰り返すことになると、設置すべきセグメント７０の数は膨大であるため、作業効率の悪化を招き好ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、セグメント移動量が少なく、セグメントの組み立てを効率的に行うことの可能なセグメント組立用エレクタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１のセグメント組立用エレクタ装置は、周方向に旋回可能且つ半径方向に移動可能な吊りビームに球面軸受を介して軸方向に移動可能な摺動フレームを設け、該摺動フレームにセグメントを把持する把持手段を設けたセグメント組立用エレクタ装置において、前記球面軸受を前記把持手段に把持した前記セグメントの重心が該球面軸受の球内に位置する構成にしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２のセグメント組立用エレクタ装置では、請求項１において、前記球面軸受を該球面軸受の回転中心が前記把持手段に把持した前記セグメントの重心または重心近傍となるように構成したことを特徴とする。
また、請求項３のセグメント組立用エレクタ装置では、請求項２において、前記摺動フレームは軸方向に移動して前記把持手段に把持した前記セグメントを該セグメントの組み立て位置まで搬送するものであって、前記球面軸受の回転中心は、前記摺動フレームにより前記組み立て位置まで搬送された状態の前記セグメントの重心または重心近傍に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４のセグメント組立用エレクタ装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、さらに、前記球面軸受と前記摺動フレームとの間に該摺動フレームを周方向に微小旋回可能な旋回微調整手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１のセグメント組立用エレクタ装置によれば、球面軸受を把持手段に把持したセグメントの重心が該球面軸受の球内に位置する構成にしたので、把持手段に把持したセグメントの重心を球面軸受の回転中心に近づけるようにでき、摺動フレームを吊りビームに対して球面軸受回りで揺動させてセグメントの姿勢を微調整する場合において、セグメントを周方向や軸方向に極力移動させないようにでき、全体としてセグメントの移動量を少なく抑え、セグメントの姿勢の微調整の回数を上記特許文献１に示す技術よりも減らすことが可能である。これにより、セグメントの組み立てを速やかに効率的に行うことができる。
【００１１】
請求項２のセグメント組立用エレクタ装置によれば、球面軸受の回転中心を把持手段に把持したセグメントの重心または重心近傍となるようにしたので、摺動フレームを吊りビームに対して球面軸受回りで揺動させると、摺動フレームひいては把持手段に把持したセグメントは当該セグメントの重心または重心近傍を回転中心として回転することになり、セグメントの姿勢を微調整する場合において、セグメントを周方向や軸方向にはほとんど移動させないようにでき、セグメントの組み立てを速やかに効率的に行うことができる。
請求項３のセグメント組立用エレクタ装置によれば、球面軸受の回転中心を摺動フレームによって組み立て位置まで搬送された状態のセグメントの重心または重心近傍に設定するようにしたので、球面軸受の回転中心をより適切なものにでき、セグメントの組み立てをさらに速やか且つ効率的に行うことができる。
【００１２】
請求項４のセグメント組立用エレクタ装置によれば、摺動フレームを周方向に微小旋回可能な旋回微調整手段を設けるようにしたので、摺動フレームを吊りビームに対して球面軸受回りで揺動させてセグメントの姿勢を微調整すると同時に、質量が大きく微調動作が困難なエレクタ装置全体を旋回させることなく周方向にも容易に微調整するようにでき、セグメントの組み立てをさらに効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置の縦断面図を示し（部材断面を示す斜線は省略、以下同様）、図２は、図１のＡ部拡大図を示し、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図を示し、図４は、図３のＣ部拡大図を示す。
図１、図３に示すように、本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置は、シールド掘進機１の後部に配設されている。詳しくは、当該セグメント組立用エレクタ装置は、トンネル周方向（以下、単に周方向）に旋回する回転フレーム２がシールド掘進機１の後部に配設され、当該当該回転フレーム２から後方に突出して一対のアーム３、３が設けられ、これら一対のアーム３、３にトンネル半径方向（以下、単に半径方向）で摺動自在にしてそれぞれロッド４、４が嵌挿され、さらに、これらロッド４、４の先端に吊りビーム１０が吊り下げられ、当該吊りビーム１０に球面軸受２０を介して周方向に微小旋回可能な旋回微調フレーム（旋回微調整手段）４０及びトンネル軸方向（以下、単に軸方向）に移動可能な摺動フレーム５０が連結され、該摺動フレーム５０の中央部にセグメント把持具（把持手段）６０が設けられて構成されている。
【００１４】
シールド掘進機１の後部には回転フレーム２を旋回させる旋回モータ２ａが設けられており、旋回モータ２ａで回転フレーム２を旋回させることにより吊りビーム１０ひいてはセグメント把持具５０に把持した扇状のセグメント７０を所望の位置まで周方向に搬送可能である。
また、アーム３、３とロッド４、４とはそれぞれアクチュエータ５で連結されており、当該アクチュエータ５を伸長させることにより吊りビーム１０ひいてはセグメント７０を所望の位置まで半径方向に搬送可能である。
【００１５】
図２、図４に示すように、吊りビーム１０は箱状にして下方に向けて開口しており、当該吊りビーム１０の内面側の四隅部１２は球面状に仕上げられ、これにより球面軸受２０の外受け部２０ａが形成されている。詳しくは、外受け部２０ａの球面は、図２及び図４に半径Ｒで示すように、旋回微調フレーム４０及び摺動フレーム５０をそれぞれ中立位置としてセグメント把持具６０にセグメント７０を把持した状態においてセグメント７０の重心Ｇが球面軸受２０の球内に位置して半径Ｒの球面の中心点となるように加工されている。そして、外受け部２０ａの表面は平滑に仕上げられている。
【００１６】
一方、吊りビーム１０の内面側には、箱状にしてやはり下方に向けて開口する球面フレーム３０が内装されており、当該球面フレーム３０の外面側の四隅部３２は上記外受け部２０ａに対応して球面状に仕上げられ、これにより球面軸受２０の内受け部２０ｂが形成されている。
外受け部２０ａを構成する各四隅部１２には、それぞれねじ孔１４が穿設されており、一方、内受け部２０ｂにはねじ孔１４の内径よりも十分大きな内径の孔３４がそれぞれ穿設されており、円盤状の頭部を有したフック１６が各孔３４を貫通するようにして各ねじ孔１４にそれぞれ螺合され固定されている。詳しくは、フック１６は、軸部１６ａがねじ孔１４と略同径である一方、頭部１６ｂが孔３４よりも大径であり、当該頭部１６ｂが孔３４の周縁を押圧することなく当該孔３４の周縁との間に微小隙間を有して吊りビーム１０に固定されている。これにより、内受け部２０ｂはフック１６に保持された状態で軸部１６ａの外径と孔３４の内径との差分だけ外受け部２０ａ上を自由に摺動可能である。
【００１７】
そして、吊りビーム１０と球面フレーム３０との間にはシールド掘進機１の掘進方向（以下、軸方向）で視てローリング方向にアクチュエータ２２が配設され、ヨーイング方向にアクチュエータ２４が配設され、ピッチング方向にアクチュエータ２６が配設されている。
即ち、本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置では、吊りビーム１０の外受け部２０ａと球面フレーム３０の内受け部２０ｂとから球面軸受２０が構成されており、旋回微調フレーム４０及び摺動フレーム５０がそれぞれ中立位置にある場合において、アクチュエータ２２、２４、２６を適宜伸縮させることにより、セグメント７０の重心Ｇを回転中心として球面フレーム３０を球面軸受２０回りで揺動自在である。
【００１８】
球面フレーム３０の軸方向前側の壁３６と後側の壁３７との間には両端が壁３６と後側の壁３７とに固定されて旋回微調フレーム４０を支持するための一対のビーム３８、３８が渡されており、一方、旋回微調フレーム４０の軸方向前側の壁４２と後側の壁４３とにはそれぞれビーム３８、３８に対応して長孔４４、４４及び長孔４５、４５が穿設されており、各ビーム３８は長孔４４及び長孔４５を貫通している。
【００１９】
詳しくは、図４に例えば長孔４４、４４を示すように、長孔４４及び長孔４５は短軸がビーム３８の直径に略等しく、長軸については中心がエレクタ装置の回転中心と一致するように延びて形成されており、球面フレーム３０と旋回微調フレーム４０との間にはアクチュエータ４９が配設されている。故に、旋回微調フレーム４０は、アクチュエータ４９を適宜伸縮させることにより、長孔４４及び長孔４５の各長軸の範囲内で周方向に微小旋回可能である。
【００２０】
また、旋回微調フレーム４０の壁４２と壁４３との間には両端が壁４２と壁４３とに固定されて摺動フレーム５０を支持し且つ摺動させるための一対の摺動ビーム４８、４８が渡されており、一方、摺動フレーム５０の軸方向前側の壁５２と後側の壁５３とにはそれぞれ摺動ビーム４８、４８に対応して孔５４、５４及び孔５５、５５が穿設されており、各ビーム４８は孔５４及び孔５５を貫通している。そして、旋回微調フレーム４０と摺動フレーム５０との間にはアクチュエータ５９が配設されている。故に、摺動フレーム５０は、アクチュエータ５９を適宜伸縮させることにより、当該摺動フレーム５０の軸方向の外形寸法と旋回微調フレーム４０の壁４２と壁４３間の距離との差分だけ軸方向に摺動可能である。
【００２１】
セグメント把持具６０は、セグメント７０に設けられた把持突起７２を掴み且つ引き寄せ、摺動フレーム５０上の一対のサポート５６、５６にセグメント７０の内周側の面を押圧させることでセグメント７０を把持するように構成されている。なお、セグメント把持具６０としては公知のものが採用され、その構造の詳細についてはここでは説明を省略する。
【００２２】
なお、旋回モータ２ａ、アクチュエータ５、２２、２４、２６、４９、５９は一般的に油圧を用いて駆動されるが、これらの詳細についてはここでは説明を省略する。
以下、このように構成された本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置の作用について説明する。
図５は、セグメント把持具６０によって把持されたセグメント７０の所望の位置への設置状況を示す縦断面図であり、図６は図５のＤ部拡大図を示し、図７は、図５のＥ−Ｅ線に沿う同設置状況を示す横断面図であり、図８は、図７のＦ部拡大図を示し、以下これらの図を参照しながら説明する。
【００２３】
セグメント把持具６０によって把持したセグメント７０は、旋回モータ２ａにより回転フレーム２が旋回させられることで所望の位置まで周方向に搬送され、アクチュエータ５の伸長によりロッド４、４が移動させられることで所望の位置まで半径方向に搬送され、さらにアクチュエータ５９の伸縮により摺動フレーム５０とともに所望の位置まで軸方向に搬送される。
【００２４】
このとき、図５及び図６に二点鎖線で示すように、新設するセグメント７０と軸方向で隣接する既設のセグメント８０との面が合っていない場合には、セグメント７０の姿勢を微調整すべく、アクチュエータ２６を伸縮操作し、球面フレーム３０を球面軸受２０回りでピッチング方向に揺動させる。
このように球面フレーム３０を球面軸受２０回りで揺動させると、上述したように球面フレーム３０は旋回微調フレーム４０及び摺動フレーム５０がそれぞれ中立位置にあるときのセグメント７０の重心Ｇの位置を回転中心として揺動するため、図５及び図６に示すようにセグメント７０が摺動フレーム５０とともに多少移動した状態においても、当該球面フレーム３０はセグメント７０の重心Ｇ近傍を回転中心として揺動することになる。
【００２５】
つまり、本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置では、セグメント７０の姿勢を微調整すべく球面フレーム３０を球面軸受２０回りで揺動させると、セグメント把持具６０によって把持したセグメント７０は、セグメント７０の重心Ｇまたは重心Ｇ近傍を回転中心として重心Ｇをほとんど移動させることなく揺動する。
これにより、図５及び図６に実線で示すように、軸方向での面合わせを行うべくセグメント７０の姿勢を微調整した場合において、セグメント７０を軸方向にほとんど移動させることなく、新設するセグメント７０と隣接する既設のセグメント８０との面合わせを的確にして容易に行うことができる。
【００２６】
そして、このように新設するセグメント７０と隣接する既設のセグメント８０との面合わせを行った状態で、セグメント７０と隣接するセグメント８０との間に軸方向で未だ隙間がある場合には、さらにアクチュエータ５９を操作して摺動フレーム５０を摺動させる。これにより当該隙間をも容易に解消することができる。
同様に、図７及び図８に二点鎖線で示すように、周方向で隣接する既設のセグメント８０と面が合っていない場合には、セグメント７０の姿勢を微調整すべく、アクチュエータ２２を伸縮操作し、球面フレーム３０を球面軸受２０回りでローリング方向に揺動させる。
【００２７】
これにより、周方向での面合わせを行う場合においても、図７及び図８に実線で示すように、セグメント７０を周方向にほとんど移動させることなく、新設するセグメント７０と隣接する既設のセグメント８０との面合わせを的確にして容易に行うことができる。
そして、このように新設するセグメント７０と隣接する既設のセグメント８０との面合わせを行った状態で、セグメント７０と隣接するセグメント８０との間に周方向で未だ隙間がある場合には、さらにアクチュエータ４９を操作して旋回微調フレーム４０を微小旋回させる。これにより上記同様に当該隙間をも容易に解消することができる。
【００２８】
このように、本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置によれば、球面軸受２０を該球面軸受２０の回転中心がセグメント把持具６０に把持したセグメント７０の重心Ｇまたは重心Ｇ近傍となるように構成しているので、新設するセグメント７０の姿勢を微調整し、当該セグメント７０と隣接する既設のセグメント８０との面合わせを行う場合において、セグメント７０を当該セグメント７０の重心Ｇまたは重心Ｇ近傍を回転中心として回転させ、当該セグメント７０を半径方向にのみ移動させて周方向や軸方向にはほとんど移動させないようにでき、全体としてセグメント７０の移動量を少なく抑えることができる。これにより、セグメント７０の姿勢の微調整が容易となり、当該微調整を複数回繰り返すことなくほぼ一回で完了することが可能となり、セグメント７０の組み立てを速やかに効率的に行うことができる。
【００２９】
また、当該セグメント組立用エレクタ装置では、旋回微調フレーム４０を設け、当該旋回微調フレーム４０を揺動させることによりセグメント７０を周方向で微小旋回可能にしているので、回転フレーム２を旋回させることなく容易にセグメント７０の周方向での微調整を行うことが可能であり、これによりセグメント７０の組み立てをより一層速やかに効率的に行うことができる。
【００３０】
特に、一般のセグメント７０は形状が扇状であることから、当該一般のセグメント７０を周方向で最後に設置しようとすると両端が両隣の既設のセグメント８０、８０と干渉して半径方向の移動では設置できず、それ故、当該最後の部分には通常は上面視で台形形状のキーセグメントと呼ばれる特別のセグメントを摺動フレーム５０を摺動させて軸方向に差し込むように設置するのであるが、この場合において、当該キーセグメントと隣接する既設のセグメント８０との面合わせを極めて的確にして容易に行うことが可能となり、当該キーセグメントを滑らか且つ速やかに設置することができる。
【００３１】
以上で本発明に係る実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では、旋回微調フレーム４０を設けることでセグメント７０を周方向で微小旋回可能に構成するようにしたが、旋回微調フレーム４０については必ずしも設ける必要はなく、回転フレーム２を回転させることで微小旋回を行うようにしてもよく、このような構成であっても十分に本発明の効果を得ることができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、球面軸受２０の外受け部２０ａの球面については摺動フレーム５０を中立位置としたときにセグメント７０の重心Ｇが球面の中心点となるように設定しているが、セグメント７０の組み立てを行うときの摺動フレーム５０の位置と摺動フレーム５０の中立位置とが異なっている場合には（図５、６参照）、摺動フレーム５０によって当該組み立て位置まで搬送された状態のセグメント７０の重心Ｇまたは重心Ｇ近傍が球面の中心点となるよう球面軸受２０の外受け部２０ａの球面を設定してもよい。
【００３３】
このようにすれば、球面軸受２０の回転中心がより適切なものとなってセグメント７０の姿勢の微調整がさらに容易となり、セグメント７０の組み立てをさらに速やか且つ効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置の縦断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図４】図３のＣ部拡大図である。
【図５】本発明に係るセグメント組立用エレクタ装置によるセグメントの設置状況を示す縦断面図である。
【図６】図５のＤ部拡大図である。
【図７】図５のＥ−Ｅ線に沿う同設置状況を示す横断面図である。
【図８】図７のＦ部拡大図である。
【図９】従来のセグメント組立用エレクタ装置の縦断面図である。
【図１０】従来のセグメント組立用エレクタ装置によるセグメントの設置状況を示す縦断面拡大図である。
【図１１】図９のＧ−Ｇ線に沿う横断面図である。
【図１２】従来のセグメント組立用エレクタ装置によるセグメントの設置状況を示す横断面拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
２  回転フレーム
３  アーム
４  ロッド
１０  吊りビーム
２０  球面軸受
２０ａ  外受け部
２０ｂ  内受け部
３０  球面フレーム
４０  旋回微調フレーム（旋回微調整手段）
５０  摺動フレーム
６０  セグメント把持具（把持手段）
７０  新設するセグメント
８０  既設のセグメント
Ｇ  セグメントの重心
【図１】
2007198001.tif 000003
【図２】
2007198001.tif 000004
【図３】
2007198001.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007198001.tif 000009
【図８】
2007198001.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007198001.tif 000012
【図１１】
2007198001.tif 000013
【図１２】
2007198001.tif 000014